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肺模型证明光谱技术的可行性

导读深吸一口气。现在想象一下你的肺:无数的气道像树枝,每个气道都有像叶子一样的小肺泡。这种肺泡结构是吸收氧气和排泄二氧化碳的关键,我们

深吸一口气。现在想象一下你的肺:无数的气道像树枝,每个气道都有像叶子一样的小肺泡。这种肺泡结构是吸收氧气和排泄二氧化碳的关键,我们称之为“呼吸”。当我们呼吸时,肺中的气体体积随着吸气和呼气的不同程度而不断变化。这些卷在医学上对呼吸病理的临床评估和诊断很重要。

一种被称为散射介质中气体吸收光谱 (GASMAS) 的基于光的技术可以实现对呼吸量的无创光学传感。使用可调二极管激光光谱,GASMAS 将光信号转化为测量气体浓度的信息。被称为“幻影”的参考模型提供了相关功能,可帮助生物医学光学研究人员识别 GASMAS 技术的技术挑战和潜在应用。

正如《生物医学光学杂志》(Journal of Biomedical Optics)报道的那样,爱尔兰廷德尔国立研究所 (TNI) 的科学家最近开发了一种肺模型,可以模仿肺的光学特性和结构,包括微小的肺泡。肺泡解剖结构的复杂性意味着以前最先进的肺模型已经忽略了它。用这种新型肺体模完成的工作证明了 GASMAS 在模拟肺组织的受控环境中感知气体体积变化的可行性。

以前将 GSMAS 用于呼吸保健的临床工作主要集中在新生儿身上,因为他们肺部周围的保护器官的厚度在近红外光的[email protected] Group 博士生 Andrea Pacheco 的说法,GASMAS 技术在新生儿之外的扩展将取决于小型化和肺内窥镜与 GASMAS 探头集成的进展。“在这个方向上的进一步步骤可能是在类似内窥镜的几何形状中排列两个微型 GASMAS 探头,并使用我们的体模来确定信号质量和最佳源-探测器分离,”她说。Pacheco 和她的合著者展示了重建肺组织所涉及的基本原则。

肺幻影挑战

为了模拟肺泡,TNI 生物光子学团队开发的新型肺体模具有毛细血管系统,该系统可以可变地逐渐填充与肺组织的光学特性相匹配的液体,从而允许模拟充满空气的肺泡囊的增量可变空气袋.光传输对应于毛细血管内容​​,类似于肺的膨胀和收缩。这一切都发生在一个精心控制的环境中,模拟身体的湿度和温度,通常保持在 ~37 摄氏度。

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